趙 朔，王亞品，韓明星

（中國樂凱集團(tuán)有限公司研究院物化室 河北 保定 071054）

1 引言

20世紀(jì)60年代以來，以超濾為代表的膜分離技術(shù)迅速崛起，在飲用水制備、食品加工、制藥工業(yè)、生化產(chǎn)品加工、石油化工、污水處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。聚乙二醇（PEG）因具有不帶電荷、相對分子量分布窄、成本低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，成為評價(jià)超濾膜截留性能的常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[2]。

國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室檢測超濾膜截留率時(shí)，通常執(zhí)行國家海洋局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T050-1999《中空纖維超濾膜測試方法》[3]。該方法規(guī)定使用D試劑法檢測PEG濃度，即通過制備不同濃度的PEG標(biāo)準(zhǔn)溶液使之分別與D試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，用分光光度計(jì)測定510nm波長下系列PEG標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，以此定量分析。然而，天津工業(yè)大學(xué)崔振宇等[4]指出：D試劑不耐可見光，易發(fā)生氧化，不易長期保存，從而影響測試結(jié)果的重復(fù)性。而且，天津大學(xué)吳金克等[5]通過實(shí)驗(yàn)指出采用D試劑法檢測超濾膜的截留率并不可靠。國家海洋標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心于小焱等[6]指出該方法失敗率較高。

筆者在按照國家海洋局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T050-1999檢測超濾膜對PEG的截留率時(shí)，發(fā)現(xiàn)D試劑的用量及其存放條件會(huì)影響截留率的檢測結(jié)果。因此，本文選用相對分子質(zhì)量為4000和20000的PEG作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對D試劑的用量、緩沖液的用量、顯色時(shí)間以及D試劑的存放條件進(jìn)行了較深入的研究，提出了改進(jìn)的D試劑法定量檢測PEG。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)試劑

PEG（相對分子質(zhì)量4000，20000），次硝酸鉍，無水乙酸鈉，冰乙酸，碘化鉀，所有試劑均為分析純，均采購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

U-3000紫外可見分光光度計(jì)，日本HITACHI。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 D試劑的配制[3]

A液：準(zhǔn)確稱取0.800gBiONO3置于50mL容量瓶中，加入20mL冰醋酸，再加5mL去離子水，超聲2h后放置過夜，再用去離子水定容。

B液：準(zhǔn)確稱取20.000gKI置于50mL棕色容量瓶中，用去離子水定容。

D試劑：將5mLA液和5mLB液置于100mL棕色容量瓶中，加入40mL冰醋酸，再用去離子水定容。

2.3.2 乙酸-乙酸鈉緩沖溶液的配制[3]準(zhǔn)確移取59mL 0.2mol/L乙酸鈉溶液以及41mL 0.2mol/L乙酸溶液置于100mL容量瓶中，配制成pH=4.8的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液。

2.3.3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 將PEG置于真空干燥箱，60℃干燥4h去除水分。準(zhǔn)確稱取0.100g干燥的PEG溶于100mL容量瓶中，再分別吸取該溶液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0mL置于100mL容量瓶中，用去離子水定容，配制成濃度為5，10，15，20，25，30mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 準(zhǔn)確移取不同濃度的PEG標(biāo)準(zhǔn)溶液各5.0mL，放置于潔凈的10.0mL棕色容量瓶中，分別加入2.0mLD試劑和2.0mL乙酸-乙酸鈉緩沖液，用去離子水定容。放置15min后，在510nm波長下測定吸光度，以去離子水為空白，繪制吸光度-PEG質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

分別采用不同溫度（4℃和25℃）條件下保存的D試劑，每隔7天做1次吸光度-PEG質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，持續(xù)一個(gè)月，考察不同儲(chǔ)存條件下的D試劑對標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響。

3 結(jié)果與討論

3.1 D試劑用量對吸光度的影響

使用濃度為5.0mg/L及20.0mg/L的PEG(相對分子質(zhì)量4000，20000)溶液，乙酸-乙酸鈉緩沖溶液用量為2.0mL，加入不同體積D試劑，測定510nm波長下的吸光度，考察D試劑用量對吸光度的影響，結(jié)果如圖1和圖2。對于不同分子量的PEG，樣品的吸光度均隨著D試劑用量的增加而增大。對于PEG-4000和PEG-20000，D試劑的用量需分別大于2.0mL和1.5mL，才能使不同濃度的樣品有足夠的吸光度差。然而，當(dāng)D試劑的用量大于2.5mL，樣品的吸光度過高，會(huì)導(dǎo)致測定誤差較大。因此，針對不同分子量的PEG，D試劑的最佳用量應(yīng)為2.0mL，使得吸光度的數(shù)值能夠準(zhǔn)確定量PEG樣品的濃度。

圖1 D試劑用量對PEG-4000吸光度的影響Fig.1 Influence of the D reagent dosage on the PEG-4000 absorbance

圖2 D試劑用量對PEG-20000吸光度的影響Fig.2 Influence of the D reagent dosage on the PEG-20000 absorbance

3.2 緩沖溶液用量對吸光度的影響

使用濃度為5.0mg/L及20.0mg/L的PEG(相對分子質(zhì)量4000，20000)溶液，D試劑用量為2.0mL，加入不同體積的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，測定510nm波長下的吸光度，考察緩沖溶液用量對吸光度的影響，結(jié)果如圖3和圖4。對于不同分子量的PEG，低濃度樣品的吸光度隨緩沖溶液用量的增加而降低，當(dāng)緩沖溶液用量大于1.5mL時(shí)，吸光度值隨緩沖溶液用量的增加變化不大；高濃度樣品的吸光度隨緩沖溶液用量的增加先減小后增大，當(dāng)緩沖溶液用量為2.0mL時(shí)達(dá)到最低。因此，針對不同分子量的PEG，當(dāng)緩沖溶液用量在1.5～2.0mL，樣品的吸光度值較為穩(wěn)定。

圖3 緩沖液用量對PEG-4000吸光度的影響Fig.3 Influence of the buffer solution dosage on the PEG-4000 absorbance

圖4 緩沖液用量對PEG-20000吸光度的影響Fig.4 Influence of the buffer solution dosage on the PEG-20000 absorbance

3.3 顯色時(shí)間對吸光度的影響

使用濃度為5.0mg/L及20.0mg/L的PEG溶液(相對分子質(zhì)量4000，20000)，D試劑用量為2.0mL，緩沖液用量為2.0mL，在加入D試劑后的30min內(nèi)，每5min測定樣品溶液在510nm波長下的吸光度值，結(jié)果如圖5和6所示。15min之前PEG與D試劑反應(yīng)生成絡(luò)合物，使得所測的吸光度數(shù)值隨時(shí)間逐漸增大；在15～20min顯色時(shí)間內(nèi)吸光度的值趨于穩(wěn)定；超過20min之后測得的吸光度值不穩(wěn)定，波動(dòng)較劇烈。因此，選擇顯色時(shí)間15～20min為宜。

圖5 PEG-4000顯色時(shí)間與吸光度的曲線Fig.5 The color time of PEG-4000 and standard curve

圖6 PEG-20000顯色時(shí)間與吸光度的曲線Fig.6 T he color time of PEG-20000 and standard curve

3.4 D試劑儲(chǔ)存條件對標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響

由圖7～圖10可知，對于PEG-4000和PEG-20000的測試液，加入不同溫度條件下保存的D試劑，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線均具有良好的線性關(guān)系。然而，標(biāo)準(zhǔn)曲線會(huì)隨D試劑保存時(shí)間的增長而產(chǎn)生向上偏移的趨勢，即相同濃度測試液的吸光度會(huì)隨時(shí)間逐漸增大；標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率隨D試劑保存時(shí)間的增長呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。

此外，相比25℃保存的D試劑，使用5℃保存的D試劑測得的標(biāo)準(zhǔn)曲線在剛開始的7d變化幅度最??；但隨著保存時(shí)間延長，使用5℃保存的D試劑測得的標(biāo)準(zhǔn)曲線向上偏移的速率卻比使用25℃保存的D試劑更快。以20.02mg/L的PEG-4000測試液為例，使用5℃保存的D試劑時(shí)，測試液第1天的吸光度的為0.410，第8天的吸光度為0.426，如仍按照第1天繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度，則為20.67mg/L，誤差達(dá)到3.25%；第29天的吸光度為0.604，如仍按照第1天繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度，則為30.50mg/L，誤差達(dá)到52.35%。使用25℃保存的D試劑時(shí)，PEG-4000測試液第1天的吸光度的為0.410，第8天的吸光度為0.447，如仍按照第1天繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度，則為21.83mg/L，誤差達(dá)到9.04%；第29天的吸光度為0.538，如仍按照第1天繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度，則為26.86mg/L，誤差達(dá)到34.17%。

以上結(jié)果表明，使用D試劑法定量檢測PEG時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線隨D試劑保存時(shí)間延長及保存溫度的不同而變化。為了對PEG準(zhǔn)確定量，每次測試都應(yīng)做出標(biāo)準(zhǔn)曲線，以避免D試劑隨保存時(shí)間延長帶來誤差。為了減少誤差并減少每次制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的繁瑣工作，針對日常測試，建議每次配制的D試劑宜少不宜多，且低溫保存時(shí)間不宜超過7天。

圖7 使用5℃保存的D試劑測得的PEG-4000質(zhì)量濃度與吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.7 PEG-4000 standard curve of D reagent at 5℃

圖8 使用25℃保存的D試劑測得的PEG-4000質(zhì)量濃度與吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.8 PEG-4000 standard curve of D reagent at 25℃

圖9 使用5℃保存的D試劑測得的PEG-20000質(zhì)量濃度與吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.9 PEG-20000 standard curve of D reagent at 5℃

圖10 使用25℃保存的D試劑測得的PEG-20000質(zhì)量濃度與吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.10 PEG-20000 standard curve of D reagent at 25℃

4 結(jié)語

以PEG作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用改進(jìn)的D試劑法測定超濾膜的截留率的測試條件為：D試劑2.0mL、緩沖液2.0mL，顯色時(shí)間15～20min。隨著D試劑存放時(shí)間的延長以及存放溫度的改變，測試樣的吸光度會(huì)有較大變化。因此，PEG截留性能測試應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作同步進(jìn)行。在日常的截留率檢測過程中，建議每次配制的D試劑應(yīng)低溫保存不超過7天。改進(jìn)的D試劑法在一定濃度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系良好，能夠獲得可靠的測定結(jié)果。